中海油信息科技有限公司天津分公司 龔元元

中海油能源發(fā)展股份有限公司物流分公司 孔令捷

一、引言

海洋石油行業(yè)是傳統(tǒng)的高風險行業(yè)，海上各種通信手段在海洋石油生產中顯得至關重要。目前，海洋石油平臺的主要通信手段有：衛(wèi)星通信、微波通信、光纖通信、短波通信。其中，短波通信在海洋石油生產中的作用目前仍然是不可替代的。短波通信具有低成本、高機動性和超遠距離通信等優(yōu)勢，然而令短波通信在海洋石油生產中廣泛使用的主要原因是其超強抵抗惡劣環(huán)境的能力。同時，通過技術創(chuàng)新，對短波通信系統(tǒng)進行改造，進行系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，可實現(xiàn)對短波發(fā)射機遠程監(jiān)測及遠程遙控。采用分布式網(wǎng)絡聯(lián)網(wǎng)，使系統(tǒng)開放靈活，便于拓展。

二、系統(tǒng)架構及原理

1. 系統(tǒng)使用現(xiàn)狀

我公司現(xiàn)有短波通信系統(tǒng)發(fā)射機海華MT1501A型共計九套，位置分散，難以實時掌握各發(fā)射機運行狀態(tài)；現(xiàn)有短波通信設備利用率與接通率較低，而且只覆蓋渤海、東海海域，無法為南海海域的移動船舶與石油平臺提供短波通信服務；只能提供傳統(tǒng)模擬話音方式，且只能在本地發(fā)送接收話音；無法實現(xiàn)系統(tǒng)自動巡檢，故障統(tǒng)計等功能，無法自動生成狀態(tài)統(tǒng)計報表。

2. 系統(tǒng)功能設計

系統(tǒng)設計以實用性為原則，力求改變以上不利現(xiàn)狀。系統(tǒng)以中海油內部網(wǎng)絡為基礎，實現(xiàn)已有的、分散的多臺短波發(fā)射機聯(lián)網(wǎng)，使管理人員能夠在監(jiān)控中心對系統(tǒng)進行有效的管理。要求系統(tǒng)可擴展，主要表現(xiàn)為支持系統(tǒng)容量的擴展及系統(tǒng)功能的增加，實現(xiàn)靈活的控制方式，為不同的調度中心進行短波通信接入服務。

根據(jù)短波發(fā)射機的具體硬件配置，量身定制系統(tǒng)功能軟件，實現(xiàn)最優(yōu)匹配。改變現(xiàn)有只能在發(fā)射機本地進行接收和發(fā)送話音，逐步實現(xiàn)異地、分布式的控制發(fā)射機與接收機的功能。通過軟件將短波發(fā)射機與接收機結合在一起，實現(xiàn)短波通信業(yè)務的數(shù)字化。

發(fā)射機集中控制系統(tǒng)結構見圖1。

（1）硬件系統(tǒng)設計

短波發(fā)射機集中控制系統(tǒng)硬件主要包括：監(jiān)控計算機、通信數(shù)據(jù)接口、發(fā)射機控制設備及發(fā)射機。

利用原有發(fā)射極控制器中的單片機構成的數(shù)據(jù)轉接口和通信接口，將監(jiān)控計算機、發(fā)射機及相關設備組成點到點的通信通道。

圖2 發(fā)射機集中控制系統(tǒng)硬件結架圖

在控制系統(tǒng)中，監(jiān)控主機作為基礎測控終端，完成對發(fā)射機工作狀態(tài)參數(shù)的采集、存儲及上傳，并完成工程控制。監(jiān)控計算機提供友好的人機界面，操作簡單方便，便于發(fā)射機與計算機進行數(shù)據(jù)交換，并完成多機自動監(jiān)控。硬件架構圖如圖2所示。

發(fā)射機是整個系統(tǒng)控制的對象，發(fā)射機由通信開關電源、激勵器、功率放大器、諧波濾波器、功率指示單元及接口單元組成。其中激勵器是發(fā)射機的核心，它控制著整個發(fā)射機的運行。此次改進，增加電量檢測模塊和PCM話音采集模塊。

發(fā)射機單機控制單元使用微處理器完成其控制功能，使用簡單，穩(wěn)定性強，功能實現(xiàn)便捷，具有智能化，且易于增加功能?？梢酝瓿蓡螜C控制、工作頻率參數(shù)設置、狀態(tài)檢測及報警顯示。并在原有功能基礎上，實現(xiàn)加電自檢、工作狀態(tài)自動切換、數(shù)據(jù)采集傳送及故障檢測等重要功能。

發(fā)射機與監(jiān)控計算機通過串口服務器進行數(shù)據(jù)交換。采用一臺監(jiān)控計算機同時控制多臺發(fā)射機，結合軟件系統(tǒng)實現(xiàn)對多臺發(fā)射機的集中控制與檢測。

（2）軟件系統(tǒng)設計

系統(tǒng)軟件主要由客戶端軟件和服務器端軟件組成。軟件架構如圖3所示。

圖3 軟件架構圖

客戶端軟件架構相對簡單，主要功能在于界面交互。由界面交互模塊（CClientUI）、客戶端配置模塊（CClient-Config）和客戶端網(wǎng)絡通信模塊（CClientGather）組成。完成工控機IP和端口訪問，指定傳遞命令或提取發(fā)射機狀態(tài)的工控機地址；進行發(fā)射機狀態(tài)信息展示。

服務器端軟件主要包括：服務器系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件、配置數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)軟件。由CSysConfig模塊（用于管理配置信息）、CHistory模塊（用于讀取和記錄歷史數(shù)據(jù)）、CGather模塊（用于采集發(fā)射機數(shù)據(jù)或發(fā)送命令）及CConnection模塊（用于與監(jiān)控終端的通信）組成。

3. 系統(tǒng)特點

本系統(tǒng)硬件僅需對原有發(fā)射機進行通信接口修改，并不破壞原有電路，使每臺發(fā)射機控制電路都有各自的控制和保護系統(tǒng)。軟件采用組件方式搭建，使系統(tǒng)具有很強的靈活性。使用C/C++開發(fā)，保證系統(tǒng)具有高效性以及平臺的低依賴性。組態(tài)設計，各模塊之間的低耦合，使系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。系統(tǒng)整體性能，狀態(tài)反應時間小于3秒，控制命令反饋時間小于15秒。

三、結束語

本系統(tǒng)將傳統(tǒng)話音業(yè)務經過網(wǎng)絡傳輸，實現(xiàn)局域網(wǎng)內的遠程控制與呼叫，使各調度室通過網(wǎng)絡使用短波業(yè)務成為現(xiàn)實。本系統(tǒng)實現(xiàn)了短波發(fā)射機的聯(lián)網(wǎng)與集中監(jiān)控，為海洋石油作業(yè)船舶提供安全生產和應急保障。提高了短波通信系統(tǒng)的接通率與覆蓋范圍，尤其是隨著南海和南沙油田的開發(fā)，可以為南海及南沙作業(yè)船舶提供短波通信保障。

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